Введение к работе
Актуальность темы. В АПК России значительная роль принадлежит Сибирскому федеральному округу, включающему территорию Красноярского края с масштабными природно-климатическими и экологическими ресурсами для земледелия. Выход сельского хозяйства региона на устойчивые позиции по производству продовольственного зерна связан с применением современных средств точного земледелия при возделывании яровой пшеницы. Продукционный процесс яровой пшеницы формируется в агроэкологических системах при сопряжении временной и пространственной структур и характеризуется декомпенсационным эффектом, установленным Ю.Л. Раунером (1981), суть которого состоит в том, что снижение валовых сборов в неблагоприятный по солнечной активности год по абсолютной величине больше прибавки урожая в благоприятный год. Интенсивность инсоляции, действующей на агроэкологическую систему, распределяется на два полупериода солнечной активности различной мощности, которые чередуются согласно правилу, установленному
М.Н. Гневышевым и А.И. Олем (1948), и составляют полный период инсоляции. По оценкам С.С. Бакая (1984), Г.А. Демиденко (2007), В.С. Шевелухи (1992), В.В. Шевелухи (1975), за счёт выбора оптимальных сортов приращение урожайности в благоприятные по солнечной активности годы может достигать 35–40 %. Опыты Н.Г. Ведрова (1984), Ю.Ф. Едимеичева (1986), В.К. Ивченко (1998), В.И. Никитиной (1983), Ю.А. Овсянникова (1999), И.А. Редкозубова (2000), Н.В. Скляднева (1971), Н.А. Сурина (1987), А.Н. Халипского (2003) выявили тенденцию селекционного прогресса хлебных злаков к повышению урожая. В работах В.А. Драгавцева (2000), А.А. Жученко (1988), В.И. Кирюшина (1996) показано, что потенциал высокопродуктивных сортов используется в АПК недостаточно – на 30–50 %. При подборе сортов яровой пшеницы, проявляющих адаптационный потенциал, необходимо учитывать влияние цикличности инсоляции на формирование урожайности по временной и пространственной структурам.
Цель исследования. Исследовать влияние цикличности инсоляции на формирование урожайности сортов яровой пшеницы на ГСУ лесостепных и степных зон Красноярского края для получения высоких и устойчивых урожаев.
Задачи исследования:
-
Провести обзор теоретических положений и систематизировать опытные данные по колебаниям продуктивности яровой пшеницы и урожайности её сортов на ГСУ Красноярского края за период 2000–2011 гг.
-
Разработать модели продуктивности яровой пшеницы на ГСУ Красноярского края, позволяющие спрогнозировать урожайность исследуемых сортов яровой пшеницы в циклах солнечной активности.
-
Разработать методику исследований циклов продуктивности яровой пшеницы с применением моделей для определения смены состояний продукционного процесса по развитию болезни растений (степень поражения септориозом) и колебаниям урожайности сортов во времени и пространстве.
-
Разработать механизм ротации сортов (сортооборот) яровой пшеницы с учётом влияния цикличности инсоляции на урожайность её сортов для повышения устойчивости продукционного процесса, спроектировать оптимальные сортообороты на ГСУ лесостепных и степных зон для повышения валового сбора зерна в сельскохозяйственных районах Красноярского края.
-
Определить эколого-экономическую эффективность проектов сортооборота яровой пшеницы для лесостепных и степных зон.
Защищаемые положения:
-
Цикличность инсоляции и сопряжение временных и пространственных факторов определяет квазипериодический характер колебаний урожайности и основных показателей сортов яровой пшеницы в лесостепных и степных зонах Красноярского края.
-
Точность краткосрочного прогноза урожайности яровой пшеницы по моделям влияния цикличности инсоляции характеризуется точностью определения собственных циклов её сортов при долгосрочном прогнозе.
-
Устойчивость продукционного процесса обеспечивается декомпенсационным эффектом, создаваемым механизмом ротации сортов (сортооборотом) яровой пшеницы в полупериоде солнечной активности, а повышение валового сбора зерна яровой пшеницы достигается применением проектов сортооборота (разработанных по данным ГСУ) в сельскохозяйственных районах Красноярского края.
Объект исследования. Сорта яровой пшеницы, испытанные на ГСУ Красноярского края в 2000–2011 гг.
Предмет исследования. Закономерности и взаимосвязь урожайности сортов яровой пшеницы с цикличностью инсоляции во временной и пространственной структурах земледельческой части Красноярского края.
Объект наблюдения. Динамика урожайности сортов яровой пшеницы в лесостепных и степных зонах на примере 16 ГСУ Красноярского края, Республики Хакасия и Республики Тыва.
Область исследования. Соответствуют п. 17 «Теория и практика планирования и методика лабораторного, вегетационного и полевого экспериментов в земледелии» Паспорта номенклатуры специальностей научных работников 06.01.01 – «Общее земледелие, растениеводство». Включена в п. 5 «Экологическая реакция видов (сортов) на изменяющиеся условия внешней среды (отношение к температурным, почвенным условиям, а также к условиям влагообеспеченности, пищевого и светового режима), п. 10 «Теоретические и практические основы программирования высоких урожаев и сортовой агротехники» области науки растениеводство.
Методы исследования. Системный экологический анализ с применением принципа Раунера декомпенсационного эффекта и правила Гневышева – Оля объединения полупериодов инсоляции; методы агроэкологической теории; гармонический анализ. Использован пакет компьютерной математики Maple.
Практическая значимость исследования. Разработаны проекты по сортообороту яровой пшеницы в лесостепной и степной зонах Красноярского края и предложена система мероприятий по повышению её продуктивности на Сухобузимском и Новосёловском ГСУ. Предложенная система сортооборота позволяет существенно повысить валовые сборы яровой пшеницы в условиях Красноярского края.
Основные результаты приняты к использованию филиалом ФГБУ «Госсорткомиссия» по Красноярскому краю, Республике Хакасия, Республике Тыва, в Сухобузимском и Новосёловском ГСУ, а также используются в учебном процессе и научных разработках Института агроэкологических технологий ФГБОУ ВПО КрасГАУ. Работа выполнена в рамках тематического плана-задания на выполнение научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО КрасГАУ по заказу Минсельхоза России за счёт средств федерального бюджета на 2013 год «Аналитический мониторинг агроэкологического зонирования земель Восточной Сибири на примере Красноярского края».
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований представлялись и обсуждались на региональных и внутривузовских научных конференциях, в том числе: Международная научно-практическая конференция «Вавиловские чтения – 2011», Саратов, 2011; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы и перспективы инновационной агроэкономики», Саратов, 2011; Всероссийская очно-заочная научно-практическая и научно-методическая конференция с международным участием «Инновации в науке и образовании: опыт, проблемы, перспективы развития», Красноярск, 2011, 2012; Региональная научная конференция «Аграрная наука – на рубеже веков», Красноярск, 2008. Основные теоретические методы и алгоритмы расчетов систематически докладывались на заседаниях научно-методического семинара НИИ аналитического мониторинга и моделирования при ФГБОУ ВПО КрасГАУ «Математическое моделирование и оптимизация технологических процессов в АПК», Красноярск, 2010, 2012.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 12 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России; 2 монографии; получено 2 свидетельства ФГУП «Информрегистр», в том числе на одну методическую рекомендацию (№ 27138, 27285); 3 свидетельства Роспатента на программы для ЭВМ (№ 2012617406, 2013612147, 2013613735) и 8 актов внедрения результатов исследования.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений, списка литературы и приложения. Изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков и 21 таблицу. Список литературы из 257 наименований включает 9 источников на английском языке. Приложение на 5 страницах.
